CN104152120A

CN104152120A - 一种钻井液用承压井壁稳定剂的制备方法

Info

Publication number: CN104152120A
Application number: CN201410253030.3A
Authority: CN
Inventors: 翟常忠; 徐春玲; 付静; 蔡毅德; 曹维芳; 温育民; 刘百红; 解超; 梅永刚; 卢培华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2014-11-19

Abstract

本发明公开了一种钻井液用承压井壁稳定剂及其制备方法，主要由质量分数为10%~15%贝壳粉末和15%~20%微细鱼鳞，30%~45%的天然矿物纤维、10%~15%的非离子醇基聚合物、2%~5%的激活剂、3%~5%的特种表面活性剂和6%~10%阳离子表面活性剂水溶液（浓度10%）在一定条件下复配而成。在搅拌混合器中加入需要量的贝壳粉末、微细鱼鳞和天然矿物纤维，搅拌状态下按计量喷入阳离子表面活性剂水溶液，升温度50~60℃搅拌0.5~1h，使其混合均匀；再加入非离子醇基聚合物和激活剂，保温搅匀；最后加入特种表面活性剂，搅拌0.5~1h；降至室温，出料，得到成品。本品适用于低压、易漏失的疏松砂岩、微裂缝发育的致密砂岩、灰岩以及火山岩地层的钻井和完井，可直接使用，有保护油气层、提高油气采收率的作用。

Description

一种钻井液用承压井壁稳定剂的制备方法

技术领域

本发明涉及油气田钻井技术领域，特别涉及一种用于油田钻井作业过程的钻井液用承压井壁稳定剂及其制备方法。

背景技术

在油气钻井过程中，当钻遇到高孔高渗疏松砂岩、压力衰竭、裂缝发育、破碎或弱胶结性、低渗以及深井长裸眼大段复杂泥页岩和多套压力层系等地层时，常常发生压差卡钻、钻井液漏失和井壁垮塌以及油气层损害等复杂情况。利用常规钻井液钻井，往往顾此失彼，难以协同解决以上复杂情况，尤其是井塌、井漏同时存在的低压地层。在固井作业过程中，由于地层承压能力差，固井水泥浆发生漏失，导致水泥浆返不到设计高度或返不到井口，严重影响固井质量。

在钻井液中采用承压井壁稳定剂能够协调解决上述系统问题，它能在钻井过程在井壁上形成致密无渗透的封堵性双膜——物理隔离膜和化学半透膜，达到30MPa不漏失，因此，能显著提高井壁稳定性、平衡钻井液和固井液的密度变化、防止漏失、减少油气层损害。特别适合于页岩气、煤层气等非常规油气层以及低压、易漏失疏松砂岩地层的钻探作业。

发明内容

本发明主要目的是解决上述问题，提供一种钻井液用承压井壁稳定剂及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种钻井液用承压井壁稳定剂的制备方法，包括以下步骤：

首先在搅拌混合器中加入贝壳粉末、微细鱼鳞和天然矿物纤维，再喷入阳离子表面活性剂水溶液，升高温度至50~60℃搅拌0.5~1h，使其混合均匀；然后加入非离子醇基聚合物和激活剂，保温50~60℃搅拌均匀；最后加入特种表面活性剂，搅拌0.5~1h；降温至室温，出料，得到成品。其中，按照质量分数计，贝壳粉末用量10%~15%和微细鱼鳞用量15%~20%，天然矿物纤维用量30%~45%、阳离子表面活性剂水溶液（质量百分比浓度10%）用量为6%~10%、非离子醇基聚合物用量为10%~15%、激活剂用量为2%~5%、特种表面活性剂用量为3%~5%。

所述的制备方法，所述贝壳粉末，是选用盐酸酸溶率超过85%的贝壳，经洗净、干燥，研磨粉碎至200目~400目（即38~75μm）的颗粒或粉末。

所述的制备方法，所述微细鱼鳞，是将鱼鳞片，经洗净、干燥，研磨粉碎至80目~100目（即150~180μm）的片状颗粒。

所述的制备方法，所述天然矿物纤维，是选用灰岩矿物，先在1500~1600℃左右高温熔融后再经过大量冷水的急冷而得到一种具有特殊界面特性的矿物纤维状活性材料。其中灰岩矿物可以是天然石灰岩、白云岩等。

所述制备方法，所述阳离子表面活性剂，可以是十六烷基三甲基溴化铵，也可以是十八烷基三甲基溴化铵。

所述制备方法，所述非离子醇基聚合物为聚乙烯醇，其中平均相对分子质量在1800~2000，醇解度在32%~38%。

所述制备方法，所述激活剂，可以为硼酸钠，也可以为碳酸钠。

所述制备方法，所述特种表面活性剂为碳氟表面活性剂，化学名称是全氟辛基季铵碘化物，分子式为n-C₈F₁₇SO₂N(H)CH₂CH₂CH₂N(CH₃)₃。

所述制备方法，产品中的碳氟表面活性剂、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、聚乙烯醇、硼酸钠等都以100%有效物计算。

本品直接加入钻井液中使用，能在钻井过程在井壁上形成致密无渗透的物理隔离膜和化学半透膜，达到30MPa不漏失，因此，能显著提高井壁稳定性、平衡钻井液和固井液的密度变化、防止漏失、减少油气层损害。对非常规油气层的开采（存在泥岩水化膨胀、页岩水化剥蚀掉块，煤层气、低压易漏失地层的井塌、井漏，致密砂岩油气层保护等问题）、对同一井眼地层、不同压力的油气层开采有奇效。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1：

1）在1000L双螺旋搅拌釜（带蒸汽加温和喷淋装置）中，加入100kg贝壳粉、150kg微细鱼鳞、300kg天然矿物纤维，开动双螺旋搅拌，喷入60kg 十六烷基三甲基溴化铵水溶液（10%浓度），升温至50℃，搅拌30min；

2）加入100kg非离子醇基聚合物PVA17-99和20kg硼酸钠，保持50℃搅拌20min；

3）加入3kg全氟辛基季铵碘化物DF-134保持50℃搅拌30min；

4）降温至室温，出料，得到成品。

实施例2：

1）在1000L双螺旋搅拌釜（带蒸汽加温和喷淋装置）中，加入125kg贝壳粉、175kg微细鱼鳞、400kg天然矿物纤维，开动双螺旋搅拌，喷入80kg十六烷基三甲基溴化铵水溶液（10%浓度），升温至55℃，搅拌50min；

2）加入125kg非离子醇基聚合物PVA17-99和35kg硼酸钠，保持50℃搅拌30min；

3）加入35kg全氟辛基季铵碘化物DF-134保持55℃搅拌40min；

4）降温至室温，出料，得到成品。

实施例3：

1）在1000L双螺旋搅拌釜（带蒸汽加温和喷淋装置）中，加入150kg贝壳粉、200kg微细鱼鳞、450kg天然矿物纤维，开动双螺旋搅拌，喷入100kg十六烷基三甲基溴化铵水溶液（10%浓度），升温至60℃，搅拌60min；

2）加入150kg非离子醇基聚合物PVA17-99和50kg硼酸钠，保持50℃搅拌30min；

3）加入50kg全氟辛基季铵碘化物DF-134保持60℃搅拌60min；

4）降温至室温，出料，得到成品。

实施例4：

1）在1000L双螺旋搅拌釜（带蒸汽加温和喷淋装置）中，加入140kg贝壳粉、180kg微细鱼鳞、400kg天然矿物纤维，开动双螺旋搅拌，喷入80kg十八烷基三甲基溴化铵水溶液（10%浓度），升温至60℃，搅拌60min；

2）加入120kg非离子醇基聚合物PVA17-88和40kg硼酸钠，保持50℃搅拌30min；

3）加入30kg全氟辛基季铵碘化物DF-134保持60℃搅拌40min；

4）降温至室温，出料，得到成品。

实施例5：

1）在1000L双螺旋搅拌釜（带蒸汽加温和喷淋装置）中，加入130kg贝壳粉、200kg微细鱼鳞、350kg天然矿物纤维，开动双螺旋搅拌，喷入60kg十八烷基三甲基溴化铵水溶液（10%浓度），升温至55℃，搅拌60min；

2）加入100kg非离子醇基聚合物PVA17-88和30kg硼酸钠，保持55℃搅拌30min；

3）加入40kg全氟辛基季铵碘化物DF-134保持55℃搅拌40min；

4）降温至室温，出料，得到成品。

评价方法与测试结果：首先配制6份膨润土浆，每份膨润土浆配制方法如下：将20g钻井液实验用钠基膨润土加入400mL自来水中，再加入0.8g分析纯碳酸钠，在GJ-1型高速搅拌机上，12000r/min转速下高速搅拌20min；把实施例1~5制备的钻井液用承压井壁稳定剂各4g分别加入上述配制好的5份膨润土浆中，12000r/min高速搅拌20min，记录实验浆是否存在泡沫。再用Fann35型六速粘度计测定室温表观粘度。利用API常温中压滤失仪（直接在滤网上测试，不加滤纸），在0.7MPa压差下测定30min漏失浆体积或滤失水体积，并观察200目金属筛网上形成的双膜形态。测试结果如表1所示。

从表1可以看出，5个样品在实验浆中经过高速搅拌后不起泡，对实验浆表观粘度几乎没有影响，即不影响钻井液流变性；5个样品均能在200目金属筛网上形成致密膜，在0.7MPa压差下漏失浆或滤失水体积接近于0。

表1

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种钻井液用承压井壁稳定剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先在搅拌混合器中加入贝壳粉末、微细鱼鳞和天然矿物纤维，再喷入阳离子表面活性剂水溶液，升高温度至50~60℃搅拌0.5~1h，使其混合均匀；然后加入非离子醇基聚合物和激活剂，保温50~60℃搅拌均匀；最后加入特种表面活性剂，搅拌0.5~1h；降温至室温，出料，得到成品，其中，按照质量分数计，贝壳粉末用量10%~15%和微细鱼鳞用量15%~20%，天然矿物纤维用量30%~45%、阳离子表面活性剂水溶液（浓度10%）用量为6%~10%、非离子醇基聚合物用量为10%~15%、激活剂用量为2%~5%、特种表面活性剂用量为3%~5%。

2. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述贝壳粉末，是选用盐酸酸溶率超过85%的贝壳，经洗净、干燥，研磨粉碎至200目~400目（即38~75μm）的颗粒或粉末。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微细鱼鳞，是将鱼鳞片，经洗净、干燥，研磨粉碎至80目~100目（即150~180μm）的片状颗粒。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述天然矿物纤维，是选用灰岩矿物，先在1400~1500℃左右高温熔融后再经过大量冷水的急冷而得到一种具有特殊界面特性的矿物纤维状活性材料，其中灰岩矿物可以是天然石灰岩、白云岩等。

5.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述阳离子表面活性剂，可以是十六烷基三甲基溴化铵，也可以是十八烷基三甲基溴化铵。

6.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述非离子醇基聚合物为聚乙烯醇，其中平均相对分子质量在1800~2000，醇解度在32%~38%。

7.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述激活剂，可以为硼酸钠，也可以为碳酸钠。

8.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述特种表面活性剂为碳氟表面活性剂，化学名称是全氟辛基季铵碘化物，分子式为n-C₈F₁₇SO₂N(H)CH₂CH₂CH₂N(CH₃)₃。

9.根据权利要求1~8所述的方法制得的钻井液用承压井壁稳定剂。